FREDDO GLACIALE

Un estratto dalla Winter Edition di OMEGA Lifetime


Di ROBERT RYAN
Fotografie di  ANDY BARTER


Provato e testato a temperature sotto zero che provocano spesso il degradamento e il congelamento degli apparecchi elettronici, un orologio meccanico OMEGA rimane invece testimone del tempo.

Una decina di anni fa due squadre, una britannica e una norvegese, furono ingaggiate per ricreare la famosa “Corsa al Polo” tra Robert Scott e Roald Amundsen.

Per una maggiore autenticità, entrambe le squadre indossavano gli stessi indumenti e usavano lo stesso equipaggiamento, comprese le pesanti slitte che spezzavano la schiena di quegli uomini coraggiosi che nel 1910 andarono a sud verso il continente bianco e, alla fine dell’anno seguente, arrivarono al Polo. C’era una grande differenza però: il luogo. È ormai vietato andare in Antartide con i cani, quindi la corsa è stata organizzata in Groenlandia. Le due squadre hanno avuto un approccio molto diverso nei confronti della gara. La notte prima della partenza, i norvegesi hanno controllato l'equipaggiamento, hanno dato da mangiare agli husky, hanno affilato le lame delle slitte e sono andati a letto presto. Gli inglesi sono andati al bar. Come ha ricordato l’ex capo commando e capo squadra Bruce Parry, per essere sicuri di svegliarsi in tempo facevano affidamento sull’antico segnatempo del medico Rory O’Connor. "La nostra sveglia era quella del 1911 di Rory, con il suo squillo di 10 secondi. La gara cominciava alle 8.00 e abbiamo messo la sveglia alle 5.00 in modo da essere pronti per l’ora di inizio... invece non ci siamo svegliati perché, poco dopo la mezzanotte, la sveglia di Rory si era congelata”. Avevano dormito più del dovuto: il freddo pungente aveva già conquistato una piccola vittoria contro gli umani e non sarebbe stata l’ultima. (In questa spedizione, i norvegesi vinsero. Di nuovo.) Questo episodio dimostra i pericoli che devono affrontare gli esploratori e gli avventurieri polari (o chiunque si spinga oltre il limite della neve e a latitudini estreme in inverno) quando fanno affidamento su un’attrezzatura, compreso un semplice orologio, che non sia stata progettata per resistere a basse temperature. Se la squadra britannica avesse usato un orologio digitale, o anche un orologio al quarzo, il malfunzionamento sarebbe stato più comprensibile dato che, come si sa, i circuiti elettronici sono sensibili al freddo. Macchine fotografiche, computer e cellulari soffrono tutti dei cali improvvisi di temperatura. Le tensioni all’interno dell'insieme complesso di componenti di vari materiali, anche in un singolo circuito, che si espandono e si contraggono in modo diverso, e la resistenza di alcuni componenti, comprese le batterie agli ioni di litio, aumentano drasticamente con l’abbassarsi delle temperature. Una batteria che fornisce una capacità del 100% a 27°C potrà garantire una potenza solo del 50% a -18°C. Nel 2013-14, l’esploratore polare Ben Saunders ha percorso il tragitto di Scott verso il Polo Sud e ha capito che l’elettronica e il freddo non sono buoni alleati. "Le regioni polari sono così estreme che molti strumenti elettronici, e sicuramente quelli con schermo LCD, diventano inaffidabili", ha spiegato. "Nei giorni molto freddi, le attrezzature GPS ci hanno creato problemi".

"Questo perché la maggior parte dei semiconduttori utilizzati nei circuiti non funzionano al di sotto di quella che viene identificata come temperatura di congelamento."

I componenti degli smartphone, dei computer portatili e delle attrezzature GPS possono danneggiarsi in modo permanente e anche rompersi (la plastica diventa molto fragile se esposta a basse temperature); questi dispositivi sono estremamente vulnerabili rispetto alla condensazione se sono sottoposti a grandi variazioni di temperatura, che potrebbero comprometterne il funzionamento. Per questo, le società produttrici di cellulari forniscono molte raccomandazioni relative alle temperature: Samsung avvisa gli utenti che i suoi cellulari funzionano in una temperatura compresa tra -20°C e +50°C mentre Apple informa che gli iPad dovrebbero essere usati a tra 0 e 35°C. Questo perché la maggior parte dei semiconduttori utilizzati nei circuiti non funzionano al di sotto di quella che viene identificata come temperatura di congelamento. Secondo il sito extremetemperatureelectronics.com (che si rivolge a ingegneri e tecnici che lavorano a temperature molto basse), anche la decomposizione del materiale semiconduttore è un rischio che provoca danni irreversibili. È possibile che, sottoposto alle basse temperature della tenda della squadra britannica, abbia potuto fermarsi perché l’olio lubrificante del movimento era diventato troppo viscoso? Dopotutto, i punti di contatto con l’olio costituiscono la parte più vulnerabile del movimento dell’orologio. Il punto di congelamento dei lubrificanti della maggior parte degli orologi è a -30°C. Ma si sa che possono addensarsi a partire da -20°C. Ecco perché in alcune edizioni speciali di orologi, OMEGA usa un tipo specifico di olio che non si congela fino a temperature comprese tra -40°C e -55°C. Un’altra possibilità è che la contrazione dei componenti metallici abbia causato una deformazione. Gli ingranaggi che girano con una coppia bassa potrebbero fermarsi più facilmente di quelli con una coppia più forte. In ogni caso, a prescindere dalle ragioni, un orologio che si ferma può provocare disastri, come ha sperimentato Bruce Parry.

OMEGA Lifetime ha commissionato un test in cui un orologio OMEGA è stato portato, con diminuzioni progressive di cinque gradi Celsius, fino a -70°C e poi riportato a una temperatura ambiente normale. L’obiettivo era vedere se l’orologio avrebbe subito danni. L’orologio selezionato per il test era il Seamaster Planet Ocean 600M Co-Axial Master Chronometer.

Per poter essere definito Master Chronometer, questo modello deve superare una serie di test severi convalidati e certificati dall’Istituto Federale Svizzero di Metrologia (METAS), che permettono di valutare la resistenza del segnatempo a variabili come i campi magnetici e la temperatura, così come la precisione media giornaliera. Prima di questi test, durante la fase di omologazione interna, il movimento viene sottoposto a una temperatura di -20°C. Dopo l’attribuzione della certificazione METAS, il Seamaster è stato inserito in un frigorifero speciale in cui le temperature, scendendo di volta in volta di -5 gradi Celsius, sono state portate fino a -70°C. È stato attaccato un microfono al corpo dell’orologio in modo da monitorare le funzioni con il calo delle temperature. Dopo quattro ore a -70°C, l’orologio è stato riportato a temperatura ambiente. Come ci si aspettava, l’orologio aveva smesso di funzionare quando le temperature avevano raggiunto il picco più basso. L'olio si era coagulato e congelato molto prima di raggiungere -70°C (si stanno ancora analizzando i dettagli del processo). Ma quello che interessava agli osservatori era anche capire se gli effetti di queste temperature estremamente basse e innaturali erano reversibili. I risultati hanno confermato che l’olio non si era deteriorato e che compiva le sue funzioni in modo normale dopo essere stato riportato alle temperature dell'intervallo di funzionamento raccomandato. Inoltre, sebbene fosse stato sottoposto a temperature estreme, dopo essere stato riscaldato l’orologio ha superato i test METAS. L'intero processo è stato ripetuto su altri Seamaster Master Chronometer e il risultato è stato sempre lo stesso: i meccanismi non sono stati danneggiati in modo permanente dal congelamento, il che, come sappiamo, non è affatto scontato nel caso di sistemi elettronici. Un’altra vittoria per il mondo dell’analogico. Non era la prima volta che OMEGA effettuava questo tipo di esperimenti. Per molti anni aveva infatti condotto un programma di test criogenici segreti, velati di mistero e di mezze verità: l’Alaska Project, l’Area 51 dell’orologeria.

“Non era la prima volta che OMEGA effettuava questo tipo di esperimenti. Per molti anni aveva infatti condotto un programma di test criogenici segreti, velati di mistero e di mezze verità: l’Alaska Project, l’Area 51 dell’orologeria.”

CERTIFICATO PER I VOLI SPAZIALI

Nel 1964, un giovane ingegnere aerospaziale della NASA, James H. Ragan, fu incaricato di progettare un programma per testare le prestazioni di una gamma di orologi in quelle che sarebbero state le condizioni estreme dei viaggi nello spazio (e, fondamentalmente, dello sbarco sulla luna). Ragan chiese a varie aziende orologiere, tra cui OMEGA tramite il suo distributore USA, di fornirgli dei cronografi.

Le analisi di Ragan riguardavano una serie di “Test di condizioni ambientali”, in cui i segnatempo venivano sottoposti a temperature elevate, pressione estrema, grande umidità, atmosfera composta unicamente di ossigeno, urti, accelerazione, decompressione nel vuoto, vibrazioni e rumore acustico, così come basse temperature (molto spesso in combinazione con altre variabili, come l’alta pressione). Nei test del freddo, gli orologi venivano portati a -18°C per quattro ore, quindi riscaldati e testati e analizzati nuovamente (come nel test più rigido di cui sopra, commissionato da OMEGA Lifetime). Un parametro di -18°C può sembrare non molto basso rispetto ai test OMEGA Lifetime. Dopotutto, le temperature sulla superficie della Luna possono scendere a -200°C; all’equatore di Marte, possono arrivare a -90°C (-125°C ai poli) e anche il lato buio di una navicella spaziale orbitale può trovarsi a una temperatura di di -100°C. Per avere un termine di paragone, si pensi che la più bassa temperatura registrata nell’Antartide è stata di -89,2°C; in gennaio, gli abitanti di Verkhoyansk in Siberia devono vivere a temperature medie freddissime, pari a -45°C; nello stesso mese, le medie registrate in cima all’Everest sono di -36°C, ma possono scendere a -60°C. (Ricordiamo, tuttavia, che in realtà un orologio è raramente sottoposto a queste temperature estreme: il calore del corpo e gli indumenti intervengono sulle condizioni ambientali, quindi, anche se la colonnina di mercurio è molto bassa, l’orologio è probabilmente molto più caldo.) In realtà, lo Speedmaster aveva già dimostrato di sopportare temperature di -18°C. Nel 1956, uno di questi orologi era stato fissato all’esterno di un Canadian Pacific Airline’s Douglas DC-6B che percorreva la Rotta Polare da Amsterdam da Edmonton. Dopo nove ore di esposizione agli elementi naturali a un’altezza di 5.300 m, e a temperature inferiori a -18°C, venne analizzato all’aeroporto Schiphol dal capitano e dall’equipaggio di terra, che affermarono che stava funzionando perfettamente. Probabilmente l'anno prossimo avremo la risposta riguardo alla scelta del parametro delle basse temperature deciso dalla NASA, quando OMEGA e lo Smithsonian pubblicheranno i risultati delle loro ricerche ed esperimenti pionieristici sugli orologi dei primi anni Sessanta. Quello che già sappiamo è che solo l’OMEGA Speedmaster ha superato con successo tutti i test Ragan, per ricevere poi la qualificazione dalla NASA, il 1° marzo 1965, di orologio adatto a tutte le missioni spaziali con equipaggio.

Ciò che è interessante è che la NASA non aveva commissionato un orologio su misura per le esplorazioni nello spazio. Aveva comprato il futuro "Moonwatch" come prodotto COTS (Commercial Off-The-Shelf), ovvero lo stesso modello che veniva venduto al pubblico.

Tuttavia, ancora prima dell’Apollo 11 del 1969 - quando lo Speedmaster divenne il primo orologio indossato sulla luna grazie a Neil Armstrong e Buzz Aldrin, OMEGA era determinata a migliorare il suo orologio ufficiale NASA e creare il non plus ultra dei segnatempo spaziali. Quindi, lavorando direttamente con James H. Ragan, l’ingegnere che si occupò interamente dei test e della qualificazione degli orologi alla NASA, OMEGA creò il progetto top secret Alaska Project; un nome che, nel corso degli anni, ha creato un po' di confusione. Nello spazio è freddo, come in Alaska, ma il nome non è stato scelto per questo motivo. Era semplicemente un nome in codice che all’epoca OMEGA usava in interno (e per tutti i progetti segreti con o al di là della NASA) per garantire la riservatezza delle informazioni. L’Alaska Project è stato creato per assicurare l’assoluta segretezza dei progetti perché era di massima importanza che i concorrenti (specie negli Stati Uniti) non sapessero mai che OMEGA stava lavorando direttamente con la NASA su progetti specifici ed esclusivi orologi spaziali su misura. Inoltre, l’Alaska Project era in realtà costituito da una serie di progetti, iniziati nel 1969 e numerati da I a IV. La prima fase si svolse durante il periodo degli sbarchi sulla Luna (e dell’ambizione della NASA di sbarcare sul lato più lontano e oscuro della Luna) e produsse il primo orologio al mondo con una cassa in titanio lucido. Nel 1970 venne lanciata la nuova edizione del prototipo degli orologi spaziali Speedmaster Professional, con una copertura oversize in alluminio rosso a forma di "ciambella". L’alluminio, con la sua bassa conduttività termica, aveva lo scopo di agire come uno scudo contro le temperature basse e alte e la copertura rossa proteggeva contro alcune lunghezze d’onda delle radiazioni. Con la protezione chiusa, l’orologio poteva sopportare temperature dai -148°C ai +260°C, con un incredibile intervallo di funzionamento di 400 gradi Celsius. Questi orologi avevano anche un quadrante bianco capace di riflettere l’irraggiamento termico e un lungo cinturino bianco con Velcro che si poteva allacciare facilmente sull’ingombrante tuta spaziale.

Tuttavia, l'interesse per le spedizioni lunari stava ormai svanendo. Nel dicembre del 1970 la NASA cancellò le missioni Apollo 18-20 per mancanza di fondi, il che significava che non aveva più bisogno di un orologio per esplorare la parte oscura della Luna e il progetto fu quindi abbandonato. Il "Moonwatch" Speedmaster di OMEGA è rimasto l’unico orologio da polso certificato per lo spazio.

Nel 2008, tuttavia, OMEGA ha introdotto lo Speedmaster Professional Alaska Project calibro 1861, di cui sono stati prodotti solo 1970 esemplari (in omaggio all’anno in cui era stato progettato). Come il modello originale, l’Alaska Project Limited Edition presenta una cassa esterna rossa e un lungo cinturino bianco. Oggi è un segnatempo molto ambito dai collezionisti. La NASA aveva comunque una serie di missioni che richiedevano una misurazione del tempo precisa, compresa una missione che osservasse da lontano il nostro pianeta. Skylab (1973-79), la prima stazione spaziale orbitale, ospitava, nel contesto della sua missione scientifica, la ETC (Earth Terrain Camera), una serie di macchine fotografiche ad alta risoluzione che utilizzavano pellicole da 12,7 cm e lenti focali spesse 45,72 cm che producevano immagini (in bianco e nero, a colori e infrarossi) del nostro pianeta. Quella cooperazione NASA/OMEGA, chiamata Alaska II e sviluppatasi dal 1972 in avanti, comprendeva la progettazione e il collaudo intensivo di dispositivi di misurazione OMEGA con movimenti meccanici al diapason, usati per definire i timecode delle fotografie ETC. Il logo OMEGA è visibile nell’orologio stampato su tutte le fotografie ufficiali ETC. Contemporaneamente, continuava il lavoro segreto di OMEGA sul prototipo degli orologi spaziali, ancora basato sullo Speedmaster Professional. Skylab ha aperto la strada allo Space Shuttle con sistema riutilizzabile e OMEGA è stata coinvolta anche in quel progetto. Dopotutto, il programma dello Shuttle prevedeva che le attività extraveicolari (EVA) o i viaggi spaziali fossero operazioni di routine. Un cronometro preciso, facile da consultare e funzionale era un equipaggiamento essenziale per gli astronauti. OMEGA ha quindi prodotto per la NASA un’altra serie di prototipi innovativi, compresi quelli che usavano il movimento al diapason utilizzato nell’ETC. Nel progetto Alaska IV, OMEGA lavorò sulla modifica degli Speedmaster con schermi LCD e fornì alla NASA dodici Speedmaster Professional Quartz “testati nello spazio”, referenza ST186.0004, affinché li provasse nella fase di preparazione nello shuttle. Tuttavia, la NASA rivalutò lo Speedmaster Professional che, ancora una volta, aveva vinto sul suo avversario. Fu certificato nuovamente come orologio dello Space Shuttle e, alla fine del 1978, i primi 56 esemplari furono consegnati alla NASA. Sembrava fosse difficile migliorare ancora questo classico.

“La NASA aveva comunque una serie di missioni che richiedevano una misurazione del tempo precisa, compresa una missione che osservasse da lontano il nostro pianeta.”

Ma difficile non significa impossibile: la ricerca sta ancora lavorando in questo senso. Nel 1998, OMEGA ha lanciato lo Speedmaster X-33 al titanio, con movimento al quarzo: un orologio che viene ancora regolarmente usato nella Stazione Spaziale Internazionale e che è il risultato diretto delle conoscenze e delle tecniche acquisite durante i progetti Alaska I-IV. Quando è stato lanciato, è stato soprannominato l’orologio “per Marte”, alludendo al prossimo obiettivo della NASA. Ciò nonostante, dopo tutti questi anni nello spazio, lo Speedmaster Professional resta l’unico orologio certificato dalla NASA per le attività extraveicolari (EVA). Ciò non significa che l’X-33 o modelli simili non potranno affrontare le escursioni termiche di 110°C (si passa da +20°C durante il giorno ai -90°C di notte) e le forti tempeste di sabbia che si abbattono su Marte. Dopotutto, James H. Ragan, il capo squadra responsabile dei primi test NASA che hanno permesso la creazione del Moonwatch, ha detto: “Credo che ci sarà sempre bisogno di un cronografo personale in tutte le missioni con equipaggio. Credo anche che quando il primo astronauta arriverà su Marte, indosserà un cronografo OMEGA.” A dirlo è stato l’uomo che, molti anni fa, ha scelto lo Speedmaster per le spedizioni nello spazio: chi oserebbe contraddirlo?